有机-无机杂化气体分离膜研究.pdf

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1、化学工程师ChemicalEngineer2013年第10期i臻i文章编号：oo一4‘o。’0一oo4一o有机一无机杂化气体分离膜研究遴边海，刘然，高会元，李媛媛(河北联合大学化学工程学院。河北唐山063009)摘要：介绍气体的分离机理及杂化膜的主要制备方法；并对杂化膜的改性进行详细地阐述；为获得气体分离性能优异的有机一无机杂化气体分离膜奠定理论基础。关键词：有机一无机杂化；气体分离；制备；改性中国分图号：TQ028．8文献标识码：AResearchoforganic-inorganichybridgasseparationmembraneBIANHai，LIURan，GAOHui—yu

2、an，LIYuan-yuan(CollegeChemicalEngineering，HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009，China)Abstract：Theseparationmechanismandpreparationmethodofhybridgasseparationmembraneareintro—duced．Andthemodificationofhybridmembranesisdescribedindetail．Thisworklaysthetheoreticalfoundationtoobtainthegasseparationpe

3、rformanceexcellentorganic—inorganichybridmembrane．Keywords：organic-inorganichybrid；gasseparation；preparation；modification有机一无机杂化膜是指向有机基体中引入无溶胶凝胶法(sol—ge1)是现代杂化膜工艺应用最机组分，从而使杂化膜能够同时拥有有机膜的韧性广泛的制备技术，反应条件温和，操作简单，将有机以及无机膜的耐高温特性，同时也能够提高膜的气相与无机粒子共同溶解于溶剂中，使之形成溶胶，体渗透性能及分离性能。这种杂化膜的优良性能已溶胶粘度逐渐扩大，经过一系列处理后，最终得

4、到经引起了许多科学研究者的注意，且已成为膜技术凝胶溶液，即可获得纳米杂化膜材料，能够更好地领域新型膜材料研究的热点。有机一无机杂化材料提高了杂化膜的分离性能。已经得到了大范围领域的应用，比如在微电子、传王茂功等以硅藻土一莫来石陶瓷膜管为支撑感器及分离膜等【I-3】。体，TiO为过渡层，采用sol—gel法利用聚酰亚胺(PI)和TiO2制备了一系列不同TiO2含量的PI／TiO1气体分离机理杂化膜。结果表明：与纯聚酰亚胺膜相比，该杂化膜对CO2／N：的分离性能较高；当TiO含量为25％(质气体分离膜主要是根据不同的气体在一定的量分数)时，CO2／N：的分离系数达到了31．3。压力推动下透过

5、膜的速率不同，从而能够实现各气2．2原位聚合法体的分离。气体分离膜分为两类，分别为多孔膜和原位聚合法是将无机纳米粒子和单体进行搅致密膜。多孔膜大多数都是以气体渗透来实现气体拌，使之混合均匀，并能够在适宜情况下促使高分分离，而致密膜作为较常用的分离膜，主要根据溶子单体进行聚合反应，从而得到无机纳米材料分散解一扩散机理分离，首先，气体在膜的高压侧表面的杂化膜。通过该方法制备得到的杂化膜，主要是进行溶解，同时气体能够通过气体浓度的差异在膜利用表面改性后无机粒子均匀分散于聚合物作用，中扩散，并在低压侧解吸出来【]。从而在聚合物内能够形成空间位阻效应，使聚合物稳定性获得大大改善，以获得性能优良的有

6、机一无2杂化膜的制备机杂化膜。Kim等采用原位聚合法制备出聚酰胺基⋯6b2．1溶胶一凝胶法环氧乙烷(PEBAX)／SiO：杂化膜。结果表明：SiO：粒子增加了可让气体通过的无定形区，同时也提高了收稿日期：2013—06—20杂化膜的气体渗透性能。CO2／He和CO2／N：的气体分作者简介：边海(1969一)，男，在读硕士研究生。导师简介：高会元(1963一)，男，教授，主要研究方向：无机膜制备与应离因子随着SiO粒子含量的增加而提高。用。2．3直接分散法边海等：有机一无机杂化气体分离膜研究2013年第1O期直接分散法(共混法)是制备纳米复合材料最用无机网络原位聚合法制备的聚醚酰亚胺(PE

7、I)直接的方法，该方法的操作是直接将无机纳米粒子／TEOS杂化膜，机械强度高、耐压性强。从SEM照片通过各种方法使之与高聚物混合。按照共混的方式上可以具体观察到在一定的压力下聚醚酰亚胺膜不同可分为溶液共混与溶胶一聚合物共混。其中，N渗透20h后有很大的压密，会出现折痕，但是溶液共混法主要是向溶剂中添加有机溶液，并加人PEI／TEOS杂化膜压密程度不明显。无机纳米粒子，通过剧烈搅拌达到均匀，从而得到对于有机无机杂化气体分离膜，在未来中